JP4418636B2

JP4418636B2 - 粉体脱気方法および装置

Info

Publication number: JP4418636B2
Application number: JP2003048503A
Authority: JP
Inventors: 竹志荒井
Original assignee: 株式会社ワイ・エム・エス
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP2004255284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を含んだフワフワとした嵩ばりやすい粉体（本明細書において粉体とは短繊維も含む）を脱気し引き締めるための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック射出成形材料に強化用フィラーとして添加される非晶質シリカ粉末や、アルミナ微粉のように、粒子間力（ファンデルワールス力）が小さい或る種の粉体は、その製造段階や空気輸送段階や取り扱い段階などにおいてエアレーションを受けると空気を含んだフワフワとした状態となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように粉体が空気を含んで嵩ばると、袋詰めしたり容器に詰める際に充填効率が悪化し、大きな袋や容器が必要となるので、物流コストが上がる。
また、射出成形の主材に強化用フィラーを加えるべくホッパーから押出し機へと強化用シリカ粉末などを切り出す時には、空気を含んでフワフワとしていると粉体がホッパー内でブリッジを組みやすい。
反対に、場合によっては空気を含んだ粉体が水のような流動性を呈することがあり（フラッシング現象）、これもまた粉体の取り扱いを困難にする。
【０００４】
そこで、本発明者は、先に、真空コンベヤを用いて粉体を輸送先容器に空気輸送した後、真空コンベヤの入口を全閉にした上で輸送先容器を真空吸引することにより、輸送先容器内の粉体を強制脱気することを提案した（特開2001-287701）。
【０００５】
本発明の目的は、前記方法を改良し、脱気効果により優れた粉体脱気方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉体を分散させながらパラパラと真空（負圧）雰囲気中を落下させることにより粉体を脱気することを特徴とするものである。
このように、粉体をばらばらに分散させた状態で真空中を落下させながら脱気すると、粒子間の空気が奪取されやすいので、粉体は迅速に脱気され引き締まる。
本発明によれば、静止状態で脱気する場合に比較して、より短時間で、かつ、体積収縮率にして２〜３割余計に脱気することができた。
【０００７】
他の観点においては、本発明は、前記脱気方法を実施するための粉体脱気装置を提供するもので、この装置は：互いに気密に上下に接続された少なくとも３つのモジュール型のホッパーユニットを備え；各ホッパーユニットは、粉体排出口を有するホッパーと、ホッパーの前記粉体排出口を開閉するダンパー機構と、ホッパーの下側に下段のホッパーユニットのホッパーと協働して脱気室を画成する筒状の本体とを備え；少なくとも最上段および中段のホッパーユニットは所定の時期にその脱気室に負圧を印加する手段を備えている。
この装置は、最上段のホッパーユニットのダンパーを開けて中段のホッパーユニットのホッパーに粉体を装填し、最上段のホッパーユニットのダンパーを閉じて最上段および中段のホッパーユニットの脱気室に負圧を印加した後、中段のホッパーユニットのダンパーを開けることにより、中段のホッパーユニットの負圧下の脱気室を横切って最下段のホッパーユニットのホッパーへと粉体を分散状態で落下させることにより粉体を脱気することを特徴としている。
【０００８】
好ましい実施態様においては、この装置は、更に、３段目のホッパーユニットの下に接続された第４のホッパーユニットと、所定の時期に３段目のホッパーユニットの脱気室に負圧を印加する手段とを備え、３段目のホッパーユニットの負圧下の脱気室を横切って第４のホッパーユニットのホッパーへと粉体を分散状態で落下させることにより更に脱気を行うようになっている。
【０００９】
本発明の上記特徴や効果並びに他の特徴や効果は以下の実施例の記載につれて更に明らかにする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
非限定的な実施例を示す添付図面を参照しながら、本発明の脱気方法および装置の実施例を説明する。図１には本発明の第１実施例を示す。
図１を参照するに、脱気装置１０は、上下に接続された３つのホッパーユニット１２、１４、１６を備えている。構成要素を共通化によりコストを低減するため、これらのホッパーユニット１２、１４、１６は共通化された互換的なモジュールの形に構成することができる。これらのホッパーユニット１２、１４、１６は適当なパッキン（図示省略）を介して複数のバックル装置１８その他の連結手段によって気密かつ分離自在に接続してある。
上段のホッパーユニット１２の粉体収容量を増加するため、１段目のユニット１２の上にサイロ２０を接続するのが好ましい。
【００１１】
３つのホッパーユニット１２、１４、１６は同一に構成することができるので、上段のホッパーユニット１２のみについて説明する。
図２を参照するに、図示した実施例では、ホッパーユニット１２は、ステンレス等で形成されたフランジ付きの円筒形の本体２２と、ステンレス等で形成されたフランジ付きのホッパー２４と、ホッパー２４の粉体排出口２６を開閉するフラップ弁２８を備えたダンパー機構３０とを備えている。
ホッパー２４の下側において本体２２の内側には、下側のホッパーユニット１４のホッパーと協働して密閉可能な脱気室３２が画成される。
本体２２の側壁には、脱気室３２に負圧を印加するべく脱気室３２に開口した圧力導入管３４が取り付けてある。
【００１２】
図２および図３を参照するに、図示した非限定的実施例では、ダンパー機構３０は、フラップ弁２８と、このフラップ弁２８を上方に揺動させるためのローラー３６付き揺動アーム３８と、この揺動アーム３８を揺動させるための例えば９０度揺動ベーン型の空気力式アクチュエータ４０を有する。
【００１３】
フラップ弁２８は、例えば、左右一対の揺動アーム４２に取付けてあり、これらの揺動アーム４２の端部は溶接などによりホッパー２４に固定した取付ブラケット４４に枢軸４６を介して枢着することができる。
図２から良く分かるように、ホッパー２４の下縁にはエラストマー製のリップ型シールリング４８が装着してあり、ホッパー２４の下縁とフラップ弁２８との間をシールするようになっている。シールリング４８にヘタリや摩耗が生じてもシールが確実に行われるようにするため、揺動アームの枢軸４６は上下方向に多少の空動きが出来るように取付ブラケットの長穴（図示省略）に装着されている。
ローラー３６付き揺動アーム３８はアクチュエータ４０の出力軸５０を介して取付ブラケット４４に枢着することができる。
【００１４】
図１を参照するに、ホッパーユニット１２のダンパー機構３０の空気力式アクチュエータ４０はエア信号ライン５２を介して制御装置５４により制御することができる。
同様に、中段および下段のホッパーユニット１４、１６のダンパー機構５６、５８の空気力式アクチュエータは、夫々、エア信号ライン６０、６２を介して制御装置５４により制御される。
【００１５】
図１を更に参照するに、ホッパーユニット１２の圧力導入管３４は導管６４によって真空源６６に接続することができる。真空源６６としては、ターボブロワー、ルーツブロワー、多段リングブロワーのようなブロワー、エジェクター型真空ポンプ、その他任意の形式の真空ポンプを使用することができる。
導管６４には例えばエア信号ライン７０を介して制御装置５４により制御される空気動式の遮断弁６８が設けてあり、遮断弁６８を開けることにより真空源６６の真空ないし負圧をホッパーユニット１２の脱気室３２に印加するようになっている。
同様に、中段のホッパーユニット１４の圧力導入管７２は導管７４によって真空源６６に接続することができる。導管７４に設けた空気動式遮断弁７６はエア信号ライン７８を介して制御装置５４により制御され、遮断弁７６を開けるとホッパーユニット１４の脱気室８０に負圧が印加される。
【００１６】
好ましくは、下段のホッパーユニット１６の圧力導入管８２と中段のホッパーユニット１４の圧力導入管７２とは、エア信号ライン８８を介して制御装置５４により制御される空気動式遮断弁８４を備えたバイパス導管８６によって接続する。このようにすれば、遮断弁８４を開けて下段のホッパーユニット１６の下室９０内の大気圧を中段のホッパーユニット１４の脱気室８０に導入することにより、下段のホッパーユニット１６のダンパー機構５８のフラップ弁の前後の圧力を同圧化し、このフラップ弁を迅速に開弁させることができる。
【００１７】
次に、図４の模式図を併せて参照しながら、この脱気装置１０の作動の態様並びに本発明の脱気方法の実施例を説明する。
脱気装置１０は、例えば、粉体の生産ラインの後段に設けた脱気ステーションに設置し、粉体の生産工程に連続して脱気処理を施すことができる。或いは、空気輸送ラインの終端に設けることもできる。
脱気装置１０の上段ホッパーユニット１２には、生産ライン或いは空気輸送ラインから連続的又は間欠的に粉体を供給することができる。
【００１８】
脱気サイクルの開始時には、上段、中段のホッパーユニット１２、１４の遮断弁６８、７６は夫々閉じてあるが、下段のホッパーユニット１６の遮断弁８４は開かれていて中段のホッパーユニット１４の脱気室８０には大気圧が導入されている（図４（１））。
全てのフラップ弁は閉じてあり、上段のホッパーユニット１２のホッパー２４には粉体が投入されており、下段のホッパーユニット１６のホッパーには前回のサイクルで脱気された粉体が入っている。
【００１９】
上段のホッパーユニット１２のダンパー機構３０を作動させてそのフラップ弁２８を開くと共に、下段のホッパーユニット１６のダンパー機構５８を作動させてそのフラップ弁９２を開くと、上段のホッパー２４内の粉体は中段のホッパーユニット１４のホッパー９６に装入されると共に、前回のサイクルで脱気された下段ホッパーユニット１６内の粉体は下方へ排出される（図４（２））。
なお、予め遮断弁８４を開けることによりフラップ弁９２の前後の圧力は同圧化されているので、フラップ弁９２は容易に開弁する。
【００２０】
次に、フラップ弁２８、９２および遮断弁８４を閉じた上で、遮断弁６８、７６を開くことにより、真空源６６からの負圧を上段ホッパーユニット１２の脱気室３２および中段ホッパーユニット１４の脱気室８０に印加する（図４（３））。
【００２１】
こうして中段のホッパーユニット１４のフラップ弁９４の前後の脱気室３２および８０を真空ないし負圧雰囲気にした上で、中段のホッパーユニット１４のダンパー機構５６を作動させてそのフラップ弁９４を開くと、中段ホッパーユニット１４のホッパー９６内の粉体は下段のホッパーユニット１６へと重力により落下するのが許容され、下段のホッパー９８に溜まる（図４（４））。
中段のホッパーユニット１４から下段のホッパーユニット１６へと重力落下する過程では、粉体はバラバラに分散された状態で真空中を落下するので、粒子間の空気は容易に奪取され、粉体は強度に脱気され引き締まる。
【００２２】
脱気が終わると、フラップ弁９４と遮断弁６８、７６を閉じ、遮断弁８４を開いて脱気室８０に大気圧を導入する（図４（１））。以上の工程を繰り返すことにより粉体の装入、脱気、排出がバッチ式に行われる。
【００２３】
図５には、本発明の脱気方法および装置の第２実施例を示す。この実施例は、脱気装置は４つのホッパーユニットを備え、粉体は１サイクル中に２回脱気を受けることを特徴としている。
図５においては、前述した第１実施例の構成要素と同一又は均等の構成要素は同じ参照番号で示し、重複する説明は省略する。
【００２４】
第１実施例との相違点のみ説明するに、この実施例では、第３ホッパーユニット１６の下には第１〜第３ユニット１２、１４、１６と同様の第４のホッパーユニット１００が接続してあり、この第４ユニット１００はフラップ弁１０２と下室１０４を有する。
４つのホッパーユニットを備えたこの実施例では、第３ユニット１６の下室９０は脱気室として作用する。このため、第３ユニット１６の圧力導入管８２は遮断弁１０６を備えた導管１０８を介して真空源６６に接続されている。
第４ユニット１００の圧力導入管１１０はバイパス導管８６によって第３ユニット１６の脱気室９０に接続することができる。
【００２５】
この第２実施例の作動を説明するに、遮断弁７６は常時開けておくことができ、第２ホッパーユニット１４の脱気室８０には常時負圧を印加しておくことができる。
最初は全てのフラップ弁２８、９２、９４、１０２は閉じてあり、遮断弁７６、１０６を開けることにより第２、第３ホッパーユニット１４、１６の脱気室８０、９０には負圧が印加されている（図５（１））。
第１ホッパーユニット１２のホッパー２４には粉体が投入されており、第３ホッパーユニット１６のホッパーには前回のサイクルで脱気された粉体が入っている。
【００２６】
先ず、第１ホッパーユニット１２のフラップ弁２８を開くと共に、第３ホッパーユニット１６のフラップ弁９２を開くと、第１ホッパーユニット１２のホッパー２４内の粉体は第２ホッパーユニット１４のホッパー９６に装入されると共に、前回のサイクルで脱気されていた第３ホッパーユニット１６内の粉体は第４ホッパーユニット１００へと落下するのが許容され、最下段のホッパーに溜まる（図５（２））。
その際、第３ホッパーユニット１６から第４ホッパーユニット１００へと落下する過程では、前回のサイクルで既に一回目の脱気作用を受けていた粉体は更に二回目の脱気作用を受け、一層引き締まる。
【００２７】
次に、全てのフラップ弁２８、９２、９４、１０２を閉じ、遮断弁６８を開くことにより、真空源６６からの負圧を第１ホッパーユニット１２の脱気室３２に印加する（図５（３））。また、フラップ弁１０２の開放に備え、遮断弁８４を開いて脱気室９０に大気圧を導入する。
【００２８】
次に、第２ホッパーユニット１４のフラップ弁９４を開くと共に、第４ホッパーユニット１００のフラップ弁１０２を開くと、第１ホッパーユニット１２から第２ホッパーユニット１４へと落下する過程で粉体は一回目の脱気作用を受けると共に、第４ホッパーユニット１００内の粉体は下方へ排出される（図５（４））。
こうして一回目の脱気が終わると、全てのフラップ弁２８、９２、９４、１０２を閉じ、大気圧導入用遮断弁８４を閉じると共に負圧印加用遮断弁１０６を開けて第３ホッパーユニット１６の脱気室９０に負圧を印加する（図５（１））。以上の工程を繰り返すことにより粉体の装入、脱気、排出がバッチ式に行われる。
【００２９】
以上には本発明の特定の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更や修正を施すことができる。例えば、サイロ２０は不可欠ではない。また、ダンパー機構としては、アクチュエータによってフラップ弁を直接に開閉する形式のものを使用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、粉体が強度に脱気され引き締められるので、袋詰めなどの充填効率を向上させ、物流コストを低減することができる。また、本発明は、粉体の切り出しや取り扱い中にブリッジやフラッシングを防止するのに寄与する。
本発明によれば、静止状態で脱気する場合に比較して、より短時間で、かつ、体積収縮率にして２〜３割も強く脱気することができた。
第２実施例のように２段階で脱気を行うようにすれば、脱気効果を一層増強することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱気装置の第１実施例の一部切欠き側面図である。
【図２】図１に示した脱気装置のホッパーユニットの一部切欠き側面図である。
【図３】図２に示したホッパーユニットのダンパー機構を斜め下から視た斜視図である。
【図４】図１に示した脱気装置の第１実施例の動作を示す模式図である。
【図５】本発明の脱気装置の第２実施例のの動作を示す模式図である。
【符号の説明】
１０：脱気装置
12、14、16、100：ホッパーユニット
２２：本体
２４：ホッパー
30、56、58：ダンパー機構
32、80、90：脱気室
34/64/68；72/74/76；82/106/108：負圧印加手段

Claims

粉体を分散させながら真空雰囲気中を落下させることにより粉体を脱気するための粉体脱気装置であって：
互いに気密に上下に接続された少なくとも３つのホッパーユニットを備え、
前記３つのホッパーユニットは、夫々、構成要素が共通化された互換的なモジュールの形に構成されており、
各ホッパーユニットは、粉体排出口を有するホッパーと、ホッパーの前記粉体排出口を開閉するダンパー機構と、ホッパーの下側に下段のホッパーユニットのホッパーと協働して脱気室を画成する筒状の本体とを備え、
少なくとも最上段および中段のホッパーユニットは所定の時期にその脱気室に負圧を印加する手段を備え、
最上段のホッパーユニットのダンパーを開けて中段のホッパーユニットのホッパーに粉体を装填し、最上段のホッパーユニットのダンパーを閉じて最上段および中段のホッパーユニットの脱気室に負圧を印加した後、中段のホッパーユニットのダンパーを開けることにより、中段のホッパーユニットの負圧下の脱気室を横切って最下段のホッパーユニットのホッパーへと粉体を分散状態で落下させることにより粉体を脱気することを特徴とする粉体脱気装置。
前記最下段のホッパーユニットの下に接続された第４のホッパーユニットと、所定の時期に前記最下段のホッパーユニットの脱気室に負圧を印加する手段とを更に備え、最下段のホッパーユニットの負圧下の脱気室を横切って第４のホッパーユニットのホッパーへと粉体を分散状態で落下させることにより更に脱気を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の粉体脱気装置。